Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromdetektor, der einen Strom detektiert, der in einem Leiter fließt, indem der Hall-Effekt verwendet wird.The present invention relates to a current detector which detects a current flowing in a conductor by using the Hall effect.
Technischer HintergrundTechnical background
Motoren (drehende Elektromaschinen) werden oft rückkopplungsgesteuert bzw. geregelt basierend auf Detektionsergebnissen von Strömen, die in dem Motor fließen. Dieser Strom wird unter Verwendung eines Stromsensors gemessen, der einen Stromwert erfasst, indem der magnetische Fluss, der durch den Strom erzeugt wird, unter Verwendung einer Magnetdetektionsvorrichtung, beispielsweise einer Hall-Vorrichtung detektiert wird. Der magnetische Fluss wird erzeugt, um den Strompfad gemäß der Rechten-Hand-Regel bzw. Dreifingerregel zu umgeben. Die Detektionsgenauigkeit ist entsprechend verbessert worden, indem der Strompfad (Leiter) durch einen Magnetismussammelkern eines Magneten verläuft, der in einer Ringform ausgebildet ist, und der Magnetfluss, der durch den Strom, der in dem Strompfad fließt, durch den Kern gesammelt wird. Jedoch sind in letzter Zeit in Reaktion auf Anforderungen bezüglich Verkleinerung der Stromsensoren, Reduzierung von Teilen, und Reduzierung der Kosten, kernlose Sensoren ohne Magnetismussammelkerne, die den Strompfad umgeben, in der Praxis umgesetzt worden. In der JP-A-2004-61217 (Patentdokument 1) ist ein Beispiel für einen kernlosen Stromsensor gezeigt.
[Patentdokument 1] JP-A-2004-61217 (Paragraphen 2, 3, 19, 2, etc.).Motors (rotating electrical machines) are often feedback controlled based on detection results of currents flowing in the motor. This current is measured by using a current sensor that detects a current value by detecting the magnetic flux generated by the current using a magnetic detection device such as a Hall device. The magnetic flux is generated to surround the current path according to the right hand rule. The detection accuracy has been improved accordingly by passing the current path (conductor) through a magnetism collecting core of a magnet formed in a ring shape and the magnetic flux collected by the current flowing in the current path through the core. However, in recent years, in response to demands on downsizing of the current sensors, reduction of parts, and cost reduction, coreless sensors without magnetism collecting cores surrounding the current path have been put into practical use. In the JP-A-2,004 to 61,217 (Patent Document 1), an example of a coreless current sensor is shown.
[Patent Document 1] JP-A-2,004 to 61,217 (Paragraphs 2, 3, 19, 2 , Etc.).
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention
Seit Kurzem werden in der Praxis Elektrofahrzeuge, die durch drehende Elektromaschinen angetrieben werden, und Hybridfahrzeuge, die durch interne Verbrennungsmotoren und drehende Elektromaschinen angetrieben werden, verwendet. Da ein großer Strom in der drehenden Elektromaschine fließt, die für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs verwendet wird, das eine hohe Lebensdauer haben soll, wird der Strom an die drehende Elektromaschine durch einen dicken und steifen Leiter geliefert (ein Metallleiter aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen), der Busschiene genannt wird. Zur effizienten Verwendung des Einbauraums des Antriebssystems, einfacheren Befestigung, leichteren Verdrahtung, etc. ist die Busschiene oft als flache Platte ausgebildet, die eine rechteckige Querschnittsform in einer Richtung senkrecht zu der Zirkulationsrichtung des Stroms aufweist, wie beispielsweise in 2 des Patentdokuments 1 gezeigt.Recently, in practice, electric vehicles powered by rotating electric machines and hybrid vehicles driven by internal combustion engines and rotating electric machines have been used. Since a large current flows in the rotary electric machine used for a drive system of a vehicle to have a long service life, the power is supplied to the rotary electric machine through a thick and rigid conductor (a metal conductor made of copper, aluminum or the like) called bus track. For efficient use of the installation space of the drive system, easier attachment, easier wiring, etc., the bus bar is often formed as a flat plate having a rectangular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the circulation direction of the flow, such as in FIG 2 of Patent Document 1.
Wenn ein Strom mit einer hohen Frequenz in dem Leiter fließt, konzentriert sich der Strom auf der Leiteroberfläche aufgrund des Skineffekts. In dem Fall der Busschiene konzentriert sich der Strom auf der Endoberfläche bzw. Stirnfläche und die Verteilung des Magnetfelds, das um die Busschiene herum erzeugt wird, wird ungleichmäßig in Antwort auf die Querschnittsform der Busschiene. Die Magnetdetektionsvorrichtung ist bezüglich einer geometrischen Zentrumsposition der Busschiene bereitgestellt, so dass deren Magnetflussdetektionsrichtung an das Magnetfeld in dem stabilen Zustand angepasst werden kann. Entsprechend reduziert sich die Magnetflussdichte, die durch die Magnetdetektionsvorrichtung detektiert wird, in der aufgrund des Skineffekts die Verteilung des Magnetfeldes ungleichmäßig wird bezüglich der geometrischen Zentrumsposition der Busschiene. Als Ergebnis kann die Messgenauigkeit des Stroms derart schlechter sein, dass der Ausgangswert des Stromsensors höher oder niedriger sein kann relativ zu dem tatsächlichen Wert, oder dass Verzögerungen in der Beruhigungszeit bzw. im Einschwingverhalten auftreten.When a current flows at a high frequency in the conductor, the current on the conductor surface concentrates due to the skin effect. In the case of the bus bar, the current concentrates on the end surface and the distribution of the magnetic field generated around the bus bar becomes uneven in response to the cross-sectional shape of the bus bar. The magnetic detection device is provided with respect to a geometrical center position of the bus bar, so that its magnetic flux detection direction can be matched to the magnetic field in the stable state. Accordingly, the magnetic flux density detected by the magnetic detection device in which due to the skin effect the distribution of the magnetic field becomes non-uniform with respect to the geometric center position of the bus bar is reduced. As a result, the measurement accuracy of the current may be so poor that the output value of the current sensor may be higher or lower relative to the actual value, or that delays in the settling time or in the transient response occur.
Folglich will man einen Stromdetektor bereitstellen, der einen Strom, der in einem Leiter fließt, mit hoher Genauigkeit detektieren kann, selbst wenn der Skineffekt in dem Leiter, in dem der Strom fließt, auftritt.Consequently, it is desired to provide a current detector which can detect a current flowing in a conductor with high accuracy even if the skin effect occurs in the conductor in which the current flows.
Mittel zum Lösen des ProblemsMeans of solving the problem
Ein charakteristischer Aufbau eines Stromdetektors gemäß der Erfindung aus Sicht der oben beschriebenen Probleme enthält:
Ein Sensorteil, das nahe bei einem Leiter bereitgestellt ist, der eine äußere Form aufweist mit einer Querschnittsform, bei der ein Abstand von dem Schwerpunkt zu einer äußeren Umfangsfläche nicht gleichmäßig ist, und das einen Magnetfluss in einer vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung detektiert;
ein Stromdetektionsteil, das einen Strom detektiert, der in dem Leiter fließt, basierend auf einem Detektionswert des Sensorteils;
ein Stromfrequenzerfassungsteil, das eine Stromfrequenz als eine Frequenz des Stroms erfasst, der in dem Leiter fließt; und
ein Korrekturteil, das den Detektionswert des Sensorteils basierend auf der Stromfrequenz korrigiert.A characteristic structure of a current detector according to the invention from the viewpoint of the problems described above includes:
A sensor part provided close to a conductor having an outer shape with a cross-sectional shape in which a distance from the center of gravity to an outer peripheral surface is not uniform, and which detects a magnetic flux in a predetermined magnetic flux detection direction;
a current detection part that detects a current flowing in the conductor based on a detection value of the sensor part;
a current frequency detecting part that detects a current frequency as a frequency of the current flowing in the conductor; and
a correction part that corrects the detection value of the sensor part based on the current frequency.
Wie oben beschrieben tritt der Skineffekt auffallend auf, wenn die Frequenz des Stroms, der in dem Leiter fließt, höher ist. Gemäß dem Aufbau enthält der Stromdetektor ein Stromfrequenzerfassungsteil, das die Stromfrequenz als die Frequenz des Stroms erfasst, der in dem Leiter fließt. Folglich kann der Stromdetektor den Einfluss des Skineffekts berücksichtigen, wenn der Strom des Leiters basierend auf dem Detektionswert des Sensorteils detektiert wird. Speziell ist das Korrekturteil bereitgestellt und der Detektionswert des Sensorteils wird basierend auf der Stromfrequenz korrigiert, und folglich, selbst wenn der Skineffekt auftritt, kann der Stromdetektor den Strom, der in dem Leiter fließt, mit hoher Genauigkeit detektieren, indem der Einfluss des Skineffekts unterdrückt wird.As described above, the skin effect conspicuously occurs when the frequency of the current flowing in the conductor is higher. According to the construction, the current detector includes a current frequency detecting part which detects the current frequency as the frequency of the current flowing in the conductor. Consequently, can the current detector takes into account the influence of the skin effect when the current of the conductor is detected based on the detection value of the sensor part. Specifically, the correction part is provided, and the detection value of the sensor part is corrected based on the current frequency, and hence, even if the skin effect occurs, the current detector can detect the current flowing in the conductor with high accuracy by suppressing the influence of the skin effect ,
In dem Fall, bei dem der Leiter einen Antriebsstrom liefert, wenn eine drehende Wechselstromelektromaschine als Elektromotor arbeitet und einen Leistungserzeugungsstrom regeneriert, wenn die Maschine als Leistungsgenerator arbeitet, erfasst vorzugsweise das Stromfrequenzerfassungsteil die Stromfrequenz basierend auf einer Drehzahl der drehenden Wechselstromelektromaschine. Wenn die drehende Wechselstromelektromaschine gesteuert bzw. geregelt wird, werden die Drehzahl und die Drehposition des Rotors erfasst, und eine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung durchgeführt. In der Steuerungseinheit der drehenden Wechselstromelektromaschine ist entsprechend eine Drehdetektionseinheit bereitgestellt, wie beispielsweise ein Resolver bzw. Drehmelder, oder ein Drehdetektionsteil, das die Drehzahl und die Drehposition elektrisch berechnet. Die Frequenz des Antriebsstroms und des Leistungserzeugungsstroms, die in dem Leiter fließen, ist nahezu linear bezüglich der Drehzahl der drehenden Wechselstromelektromaschine. Wenn die drehende Wechselstromelektromaschine geregelt wird, indem die Stromfrequenz unter Verwendung der Drehzahl, die ungefähr fast immer erfasst wird, erfasst wird, kann folglich der Aufbau des Stromdetektors vereinfacht werden.In the case where the conductor supplies drive current, when a rotary AC electric machine operates as an electric motor and regenerates power generation current when the engine is operating as a power generator, preferably, the current frequency detection part detects the current frequency based on a rotational speed of the rotary AC electric machine. When the rotating AC electric machine is controlled, the rotational speed and the rotational position of the rotor are detected, and feedback control is performed. In the control unit of the rotating AC electric machine, there is accordingly provided a rotation detection unit such as a resolver or a rotation detection part which electrically calculates the rotation speed and the rotation position. The frequency of the drive current and the power generation current flowing in the conductor is nearly linear with respect to the rotational speed of the rotary AC electric machine. Consequently, when the rotating AC electric machine is controlled by detecting the current frequency using the rotational speed almost always detected, the structure of the current detector can be simplified.
Vorzugsweise erfasst ferner das Stromfrequenzerfassungsteil die Stromfrequenz basierend auf einem Detektionsergebnis des Sensorteils oder des Stromdetektionsteils. Die Richtung des Magnetflusses, der durch den Strom erzeugt wird, der in dem Leiter fließt, wird in Abhängigkeit von der Richtung des Stroms geschaltet. Die Frequenz und die Stromfrequenz, mit der die Richtung des Magnetflusses geschaltet wird, sind nahezu linear. Das Stromfrequenzerfassungsteil kann folglich die Stromfrequenz basierend auf der Frequenz des Magnetflusses, der durch das Sensorteil erfasst wird, erfassen. Ferner haben die Magnetflussdichte und der Strom eine Linearität, und die Stromfrequenz kann aus der Frequenz des Stroms erfasst werden, die basierend auf dem Detektionswert des Sensorteils erlangt wird. Man beachte, dass der „Detektionswert des Sensorteils” hier nicht durch das Vorhandenseins oder das Fehlen der Korrektur durch das Korrekturteil beeinträchtigt wird. Dies liegt daran, dass die Amplitude des Wechselstroms, der basierend auf dem Detektionswert des Sensorteils erlangt wird, der durch den Skineffekt beeinträchtigt ist, durch den Skineffekt beeinträchtigt wird, nicht jedoch die Frequenz beeinträchtigt wird. Folglich kann durch das Erfassen der Stromfrequenz basierend auf dem Detektionsergebnis des Sensorteils oder des Stromdetektionsteils ein System aufgebaut werden, das nur den Stromdetektor verwendet, ohne einen anderen Sensor oder dergleichen zu verwenden, wobei der Aufbau des Stromdetektors vereinfacht werden kann.Further, preferably, the current frequency detection part detects the current frequency based on a detection result of the sensor part or the current detection part. The direction of the magnetic flux generated by the current flowing in the conductor is switched depending on the direction of the current. The frequency and the current frequency with which the direction of the magnetic flux is switched are almost linear. The current frequency detecting part can thus detect the current frequency based on the frequency of the magnetic flux detected by the sensor part. Further, the magnetic flux density and the current have a linearity, and the current frequency can be detected from the frequency of the current obtained based on the detection value of the sensor part. Note that the "detection value of the sensor part" here is not affected by the presence or absence of the correction by the correction part. This is because the amplitude of the AC current obtained based on the detection value of the sensor part affected by the skin effect is affected by the skin effect, but the frequency is not affected. Consequently, by detecting the current frequency based on the detection result of the sensor part or the current detection part, a system using only the current detector without using another sensor or the like can be constructed, and the structure of the current detector can be simplified.
Vorzugsweise korrigiert das Korrekturteil des Stromdetektors gemäß der Erfindung den Detektionswert, indem der Detektionswert des Sensorteils mit einem Koeffizienten in Antwort auf die Stromfrequenz multipliziert wird. Durch Korrigieren des Detektionswerts durch Multiplikation mit dem Koeffizienten können der Aufbau des Korrekturteils und des Stromdetektors vereinfacht werden.Preferably, the correction part of the current detector according to the invention corrects the detection value by multiplying the detection value of the sensor part by a coefficient in response to the current frequency. By correcting the detection value by multiplying by the coefficient, the structure of the correction part and the current detector can be simplified.
Ferner korrigiert vorzugsweise das Korrekturteil des Stromdetektors gemäß der Erfindung den Detektionswert, indem ein dynamischer Bereich des Sensorteils in Antwort auf die Stromfrequenz geändert wird. Der dynamische Bereich des Sensorteils als das funktionale Teil im obersten Fluss des Stromdetektors, und folglich der Einfluss des Übertragungsfehlers, des diskreten Fehlers bei der digitalen Umwandlung, oder dergleichen können unterdrückt werden.Further, preferably, the correction part of the current detector according to the invention corrects the detection value by changing a dynamic range of the sensor part in response to the current frequency. The dynamic range of the sensor part as the functional part in the uppermost flow of the current detector, and hence the influence of the transmission error, the discrete error in the digital conversion, or the like can be suppressed.
Vorzugsweise korrigiert darüber hinaus das Korrekturteil des Stromdetektors gemäß der Erfindung den Detektionswert basierend auf einer Karte, in der ein Korrelationswert in Antwort auf die Stromfrequenz gespeichert ist. Durch Korrigieren des Detektionswerts basierend auf der Karte, in der der Korrekturwert gespeichert ist, kann der Stromdetektor gebildet werden, indem Hardware mit geringer Rechenleistungsfähigkeit verwendet wird, und der Berechnungsfehler und dergleichen kann unterdrückt werden. In dem Fall, bei dem der Einfluss durch den Skineffekt nicht linear ist und nicht an einen linearen Ausdruck oder quadratischen Ausdruck approximiert werden kann, ist die Korrektur basierend auf der Karte hilfreich.Preferably, moreover, the correction part of the current detector according to the invention corrects the detection value based on a map in which a correlation value is stored in response to the current frequency. By correcting the detection value based on the map in which the correction value is stored, the current detector can be formed by using low-computation hardware, and the calculation error and the like can be suppressed. In the case where the influence of the skin effect is not linear and can not be approximated to a linear expression or quadratic expression, the correction based on the map is helpful.
Wenn die Querschnittsform des Leiters, für den das Sensorteil des Stromdetektors gemäß der Erfindung bereitgestellt ist, eine flache Form aufweist, einschließlich einer Rechteckform und einer ovalen Form, ist der Vorteil der Erfindung sogar beachtlich.When the cross-sectional shape of the conductor for which the sensor part of the current detector according to the invention is provided has a flat shape including a rectangular shape and an oval shape, the advantage of the invention is even remarkable.
Die äußere Form des Leiters ist die Form, bei der der Abstand vom Schwerpunkt zu der äußeren peripheren Oberfläche nicht gleichmäßig in der Querschnittsform ist, und wenn sie eine flache Form ist, ist speziell die Ungleichmäßigkeit des Abstands vom Schwerpunkt zu der äußeren Umfangsfläche größer. Das Sensorteil wird folglich anfällig für den Skineffekt. Wenn der Stromdetektor den oben beschriebenen Aufbau enthält, wird der Einfluss durch den Skineffekt unterdrückt. Unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit und der Verdrahtung des Leiters können oft Leiter verwendet werden mit plattenähnlichen Formen oder dergleichen mit flachen Querschnitten. Bezüglich der Leiter, die bei hohen Frequenzen verwendet werden, können die Ströme, die in den Leitern fließen, mit hoher Genauigkeit detektiert werden, indem der Einfluss des Skineffekts unterdrückt wird.The outer shape of the conductor is the shape in which the distance from the center of gravity to the outer peripheral surface is not uniform in cross-sectional shape, and when it is a flat shape, specifically, the unevenness of the distance from the center of gravity to the outer peripheral surface is larger. The sensor part thus becomes susceptible to the skin effect. If the current detector is the above contains structure described, the influence is suppressed by the skin effect. In consideration of the performance and wiring of the conductor, conductors having plate-like shapes or the like having flat cross sections can often be used. With respect to the conductors used at high frequencies, the currents flowing in the conductors can be detected with high accuracy by suppressing the influence of the skin effect.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 zeigt schematisch ein Aufbaubeispiel eines Antriebssystems einer drehenden Elektromaschine. 1 schematically shows a structural example of a drive system of a rotating electric machine.
2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels eines Stromdetektors zeigt. 2 Fig. 10 is a block diagram schematically showing an example of an embodiment of a current detector.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Platzierungsbeispiel eines Sensorteils relativ zu einer Busschiene zeigt. 3 FIG. 15 is a perspective view schematically showing a placement example of a sensor part relative to a bus bar. FIG.
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Platzierungsbeispiel des Sensorteils relativ zu der Busschiene zeigt. 4 Fig. 12 is a cross-sectional view schematically showing a placement example of the sensor part relative to the bus bar.
5 ist ein Beispieldiagramm, das einen Einfluss auf die Magnetfelddetektion durch den Skineffekt unter Verwendung einer Querschnittsansicht zeigt. 5 FIG. 10 is an example diagram showing an influence on the magnetic field detection by the skin effect using a cross-sectional view. FIG.
6 zeigt einen Graphen, der den Einfluss auf die Magnetfelddetektion durch den Skineffekt unter Verwendung einer Abschwächungsrate zeigt. 6 Figure 11 is a graph showing the influence on the magnetic field detection by the skin effect using a rate of attenuation.
7 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Aufbaus des Stromdetektors zeigt. 7 Fig. 10 is a block diagram schematically showing an example of a structure of the current detector.
8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein anderes Beispiel des Aufbaus des Stromdetektors zeigt. 8th Fig. 10 is a block diagram schematically showing another example of the structure of the current detector.
9 ist ein Graph, der schematisch Beispiele eines Korrekturkoeffizienten zeigt. 9 Fig. 12 is a graph schematically showing examples of a correction coefficient.
10 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein anderes Platzierungsbeispiel des Sensorteils relativ zu der Busschiene zeigt. 10 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing another example of placement of the sensor part relative to the bus bar. FIG.
11 ist ein Graph, der einen Einfluss auf die Magnetfelddetektion durch den Skineffekt bei der Platzierung gemäß 10 unter Verwendung der Abschwächungsrate zeigt. 11 is a graph that has an influence on the magnetic field detection by the skin effect in the placement according to 10 using the attenuation rate.
12 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel einer Querschnittsform der Busschiene zeigt. 12 FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a cross-sectional shape of the bus bar. FIG.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Prinzip der Stromdetektion unter Verwendung eines einen Leiter umgebenden Magnetismussammelkerns zeigt. 13 Fig. 12 is a perspective view schematically showing a principle of current detection using a magnetism collecting core surrounding a conductor.
Beste Ausführungsformen der ErfindungBest embodiments of the invention
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt, indem ein Stromdetektor hergenommen wird, der als ein Beispiel einen Antriebsstrom (Leistungserzeugungsstrom) einer drehenden Wechselstromelektromaschine detektiert. Wie in 1 gezeigt wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Stromdetektor 1 für ein Antriebssystem 20 einer drehenden Elektromaschine MG verwendet, die durch einen Dreiphasenwechselstrom angetrieben wird. Der Stromdetektor 1 ist nahe Busschienen (Leitern) 2U, 2V, 2W bereitgestellt, in denen die jeweiligen Antriebsströme (Leistungserzeugungsströme) der drei Phasen U-Phase, V-Phase, W-Phase fließen. Die Busschienen 2U, 2V und 2W liefern die Antriebsströme, wenn die drehende Elektromaschine MG als Elektromotor arbeitet, und regenerieren die Leistungserzeugungsströme, wenn sie als Leistungsgenerator arbeitet. In der folgenden Erklärung bezeichnet einfach das Wort „Busschiene 2” insgesamt alle Busschienen von der U-Phasenbusschiene 2U, V-Phasenbusschiene 2V und W-Phasenbusschiene 2W.Hereinafter, an embodiment of the invention will be explained by taking a current detector which detects, as an example, a driving current (power generation current) of a rotating AC electric machine. As in 1 In this embodiment, a current detector is shown 1 for a drive system 20 a rotary electric machine MG used, which is driven by a three-phase alternating current. The current detector 1 is near bus tracks (ladders) 2U . 2V . 2W in which the respective drive currents (power generation currents) of the three phases U-phase, V-phase, W-phase flow. The bus rails 2U . 2V and 2W Provide the drive currents when the rotary electric machine MG operates as an electric motor and regenerate the power generation currents when operating as a power generator. In the following explanation simply designates the word "busbar 2 "Overall, all bus rails from the U-phase busbar 2U , V-phase busbar 2V and W-phase busbar 2W ,
Zuerst wird ein Aufbau des Antriebssystems 20 erklärt, das eine Antriebssteuerung der drehenden Elektromaschine MG durchführt. Wie in 1 gezeigt enthält das Antriebssystem 20 eine Steuerungseinheit 11, eine Treiberschaltung 12, eine Drehdetektionseinheit 13, eine Gleichstromleistungsversorgung 14, einen Glättungskondensator 15 und einen Wechselrichter 16. Die Gleichstromleistungsversorgung 14 ist hier eine wiederaufladbare Sekundärzell bzw. Akkuzelle, beispielsweise eine Batterie oder dergleichen. Ferner wandelt das Antriebssystem 20 die Gleichstromleistung der Gleichstromleistungsversorgung 14 in einen Dreiphasenwechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz und liefert diesen an die drehende Elektromaschine MG. Ferner wandelt das Antriebssystem 20 die Wechselstromleistung, die von der drehenden Elektromaschine MG erzeugt wird, in Gleichstrom um und liefert diesen an die Gleichstromleistungsversorgung 14. Die Drehdetektionseinheit 13 enthält einen Resolver oder dergleichen, und gibt Detektionssignale einer Drehzahl der drehenden Elektromaschine MG und eine Drehposition eines Rotors an die Steuerungseinheit 11. Der Glättungskondensator 15 ist parallel zwischen einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss der Gleichstromleistungsversorgung 14 geschaltet und glättet die Spannung der Gleichstromleistungsversorgung 14.First, a construction of the drive system 20 which performs drive control of the rotary electric machine MG. As in 1 shown contains the drive system 20 a control unit 11 , a driver circuit 12 , a rotation detection unit 13 , a DC power supply 14 , a smoothing capacitor 15 and an inverter 16 , The DC power supply 14 Here is a rechargeable secondary cell or battery cell, such as a battery or the like. Furthermore, the drive system converts 20 the DC power of the DC power supply 14 in a three-phase alternating current with a predetermined frequency and supplies it to the rotary electric machine MG. Furthermore, the drive system converts 20 the AC power generated by the rotary electric machine MG is converted into DC power and supplied to the DC power supply 14 , The rotation detection unit 13 includes a resolver or the like, and outputs detection signals of a rotational speed of the rotary electric machine MG and a rotational position of a rotor to the control unit 11 , The smoothing capacitor 15 is in parallel between a positive terminal and a negative terminal of the DC power supply 14 switches and smoothes the voltage of the DC power supply 14 ,
Der Wechselrichter 16 enthält mehrere Schaltvorrichtungen. Vorzugsweise werden ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor) für die Schaltvorrichtung verwendet. Wie in 1 gezeigt wird in diesem Ausführungsbeispiel der IGBT als Schaltvorrichtung verwendet. Der Wechselrichter 16 enthält einen U-Phasenabschnitt 17U, einen V-Phasenabschnitt 17V und einen W-Phasenabschnitt 17W, die den jeweiligen Phasen (drei Phasen von U-Phase, V-Phase, W-Phase) der drehenden Elektromaschine MG jeweils entsprechen. Jeder der Abschnitte 17U, 17V, 17W enthält ein Paar von zwei Schaltvorrichtungen, enthaltend einen IGBT 18A in einem oberen Zweig und einen IGBT 18B in einem unteren Zweig, die jeweils in Serie geschaltet sind. Zu jedem der IGBTs 18A, 18B ist eine Freilaufdiode 19 parallel geschaltet. The inverter 16 contains several switching devices. Preferably, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) are used for the switching device. As in 1 is shown in this embodiment, the IGBT used as a switching device. The inverter 16 contains a U-phase section 17U , a V-phase section 17V and a W-phase section 17W corresponding to the respective phases (three phases of U-phase, V-phase, W-phase) of the rotary electric machine MG, respectively. Each of the sections 17U . 17V . 17W includes a pair of two switching devices including an IGBT 18A in an upper branch and an IGBT 18B in a lower branch, each connected in series. To each of the IGBTs 18A . 18B is a freewheeling diode 19 connected in parallel.
Der U-Phasenabschnitt 17U ist mit einer U-Phasenspule der drehenden Elektromaschine MG über die U-Phasenbusschiene 2U verbunden, der V-Phasenabschnitt 17V ist mit einer V-Phasenspule der drehenden Elektromaschine MG über die V-Phasenbusschiene 2V verbunden, und der W-Phasenabschnitt 17W ist mit einer W-Phasenspule der drehenden Elektromaschine MG über die W-Phasenbusschiene 2W verbunden. Diesbezüglich stellt jede der Busschienen 2U, 2V, 2W eine elektrische Verbindung her zwischen einem Emitter des IGBT 18A in dem oberen Zweig und einem Kollektor des IGBT 18B in dem unteren Zweig von jedem der Phasenabschnitte 17U, 17V, 17W und zwischen jeder Phasenspule der drehenden Elektromaschine MG. Ferner ist der Kollektor des IGBT 18A in dem oberen Zweig jedes der Abschnitte 17U, 17V, 17W mit einer Hochspannungsleistungsversorgungsleitung verbunden, die mit dem positiven Anschluss der Gleichstromleistungsversorgung 14 verbunden ist, und der Emitter des IGBT 18B in dem unteren Zweig jedes Abschnitts 17U, 17V, 17W ist mit einer Masseleitung verbunden, die mit dem negativen Anschluss der Gleichstromleistungsversorgung 14 verbunden ist.The U-phase section 17U is with a U-phase coil of the rotating electric machine MG via the U-phase busbar 2U connected, the V-phase section 17V is connected to a V-phase coil of the rotating electric machine MG via the V-phase busbar 2V connected, and the W-phase section 17W is with a W-phase coil of the rotating electric machine MG via the W-phase busbar 2W connected. In this regard, each of the bus bars 2U . 2V . 2W an electrical connection forth between an emitter of the IGBT 18A in the upper branch and a collector of the IGBT 18B in the lower branch of each of the phase sections 17U . 17V . 17W and between each phase coil of the rotary electric machine MG. Further, the collector of the IGBT 18A in the upper branch of each of the sections 17U . 17V . 17W connected to a high voltage power supply line connected to the positive terminal of the DC power supply 14 connected, and the emitter of the IGBT 18B in the lower branch of each section 17U . 17V . 17W is connected to a ground line connected to the negative terminal of the DC power supply 14 connected is.
Der Wechselrichter 16 ist mit der Steuerungseinheit 11 über die Treiberschaltung 12 verbunden und führt einen Schaltbetrieb durch in Antwort auf ein Steuerungssignal, das von der Steuerungseinheit 11 erzeugt wird. Die Steuerungseinheit 11 ist als eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 10 ausgebildet, die sich zentral auf einer Logikschaltung eines Mikrocomputers 10a oder dergleichen befindet, wie in 2 gezeigt. Die ECU 10 enthält eine Schnittstellenschaltung (nicht gezeigt) und andere periphere Schaltungen zusätzlich zu dem Mikrocomputer 10a. Die Schnittstellenschaltung enthält eine EMI(elektromagnetische Interferenz)-Präventionskomponente, eine Pufferschaltung, etc.The inverter 16 is with the control unit 11 via the driver circuit 12 connected and performs a switching operation in response to a control signal from the control unit 11 is produced. The control unit 11 is as an ECU (electronic control unit) 10 formed centrally on a logic circuit of a microcomputer 10a or the like, as in 2 shown. The ECU 10 includes an interface circuit (not shown) and other peripheral circuits in addition to the microcomputer 10a , The interface circuit includes an EMI (electromagnetic interference) prevention component, a buffer circuit, etc.
Der Mikrocomputer 10a enthält einen CPU-Kern 10b, einen Programmspeicher 10c, einen Arbeitsspeicher 10d, einen A/D-Wandler 10e, und weiter ein Kommunikationssteuerungsteil, einen Zeitgeber, einen Anschluss, etc. (nicht gezeigt). Der CPU-Kern 10b ist ein Kern des Mikrocomputers 10a, und enthält ein Befehlsregister, ein Befehlsdecodierer, eine ALU (arithmetische Logikeinheit) als eine Haupteinheit zum Ausführen verschiedener Berechnungen, ein Flag-Register, ein Allzweckregister und eine Unterbrechungssteuerung, etc. Der Programmspeicher 10c ist ein nicht-flüchtiger Speicher, in dem ein Steuerungsprogramm der drehenden Elektromaschine, ein Stromdetektionsprogramm, verschiedene Parameter, auf die Bezug genommen wird, wenn diese Programme ausgeführt werden, etc. gespeichert sind. Der Programmspeicher 10c enthält vorzugsweise einen Flashspeicher oder dergleichen. Der Arbeitsspeicher 10d ist ein Speicher, der vorübergehend temporäre Daten während der Ausführung der Programme speichert. Der Arbeitsspeicher 10d kann problemlos ein flüchtiger Speicher sein, und enthält vorzugsweise ein DRAM (dynamisches RAM) oder ein SRAM (statisches RAM), mit denen ein Lesen und Schreiben von Daten mit hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden kann. Eine Form, bei der der A/D-Wandler 10e und die Speicher 10c, 10d zusätzlich zu dem CPU-Kern 10b in einem Chip integriert ausgebildet sind, ist hier gezeigt worden, jedoch kann natürlich das Computersystem durch mehrere Chips gebildet werden.The microcomputer 10a contains a CPU core 10b , a program memory 10c , a working memory 10d , an A / D converter 10e , and further a communication control part, a timer, a terminal, etc. (not shown). The CPU core 10b is a core of the microcomputer 10a , and includes a command register, an instruction decoder, an ALU (Arithmetic Logic Unit) as a main unit for performing various calculations, a flag register, a general-purpose register and an interrupt controller, etc. The program memory 10c is a non-volatile memory in which a control program of the rotary electric machine, a current detection program, various parameters referred to when these programs are executed, etc. are stored. The program memory 10c preferably includes a flash memory or the like. The working memory 10d is a memory that temporarily stores temporary data during program execution. The working memory 10d may easily be a volatile memory, and preferably includes a DRAM (Dynamic RAM) or an SRAM (Static RAM) capable of reading and writing data at high speeds. A form in which the A / D converter 10e and the stores 10c . 10d in addition to the CPU core 10b formed in a chip has been shown here, but of course the computer system can be formed by a plurality of chips.
In dem Fall, bei dem die drehende Elektromaschine MG ein Antriebssystem eines Fahrzeugs oder dergleichen ist, ist die Gleichstromleistungsversorgung 14 bei einer hohen Spannung und die jeweiligen IGBTs 18A, 18B des Wechselrichters 16 schalten die hohe Spannung. Die Potenzialdifferenz zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel der gepulsten Gateansteuersignale, die an die Gates der IGBTs angelegt bzw. eingegeben werden, die die hohe Spannung schalten, ist eine Spannung, die weitaus größer ist als die Betriebsspannung einer allgemeinen elektronischen Schaltung, beispielsweise eines Mikrocomputers. Entsprechend werden die Gateansteuersignale nach einer Spannungsumwandlung und Isolierung in die jeweiligen IGBTs 18A, 18B des Wechselrichters 16 über die Treiberschaltung 12 eingegeben. Folglich wandelt der Wechselrichter 16 die Gleichstromleistung von der Gleichstromleistungsversorgung 14 in eine Dreiphasenwechselstromleistung mit einem vorbestimmten Frequenz- und einem Stromwert und liefert diese an die drehende Elektromaschine MG, wenn die drehende Elektromaschine MG als Elektromotor arbeitet (ein Leistungslaufbetrieb). Ferner wandelt der Wechselrichter 16 die Dreiphasenwechselstromleistung, die von der drehenden Elektromaschine MG erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung und liefert sie an die Gleichstromleistungsversorgung 14, wenn die drehende Elektromaschine MG als Leistungsgenerator arbeitet (ein Regenerationsbetrieb).In the case where the rotary electric machine MG is a drive system of a vehicle or the like, the DC power supply is 14 at a high voltage and the respective IGBTs 18A . 18B of the inverter 16 turn off the high voltage. The potential difference between the high level and the low level of the pulsed gate drive signals applied to the gates of the IGBTs that switch the high voltage is a voltage far greater than the operating voltage of a general electronic circuit such as one microcomputer. Accordingly, the gate drive signals after voltage conversion and isolation into the respective IGBTs 18A . 18B of the inverter 16 via the driver circuit 12 entered. Consequently, the inverter converts 16 the DC power from the DC power supply 14 in a three-phase AC power having a predetermined frequency and a current value and supplies them to the rotary electric machine MG when the rotary electric machine MG operates as an electric motor (a power running operation). Furthermore, the inverter converts 16 the three-phase AC power generated by the rotary electric machine MG into a DC power and supplies it to the DC power supply 14 , if the rotating electric machine MG works as a power generator (a regeneration operation).
In dieser Weise wird die drehende Elektromaschine MG mit einem vorbestimmten Ausgangsdrehmoment und einer Drehzahl durch die Steuerung der Steuerungseinheit 11 angetrieben. Gleichzeitig werden die Werte der Ströme, die in den Statorspulen (U-Phasenspule, V-Phasenspule, W-Phasenspule) der drehenden Elektromaschine MG fließen, zurück an die Steuerungseinheit 11 geführt. Die Steuerungseinheit 11 führt dann eine Antriebssteuerung der drehenden Elektromaschine MG durch, indem eine PI-Regelung (Proportional-Integral-Regelung) und eine PID-Regelung (Proportional-Integral-Differenzialsteuerung) durchgeführt werden in Antwort auf die Abweichungen von dem Zielstrom bzw. Sollstrom. Die Stromwerte, die in den jeweiligen Busschienen 2U, 2V, 2W fließen, die zwischen den jeweiligen Phasenabschnitten 17U, 17V, 17W des Wechselrichters 16 und den jeweiligen Phasenspulen der drehenden Elektromaschine MG bereitgestellt sind, werden entsprechend von dem Stromdetektor 1 detektiert.In this way, the rotary electric machine MG having a predetermined output torque and a rotation speed is controlled by the control unit 11 driven. At the same time, the values of the currents flowing in the stator coils (U-phase coil, V-phase coil, W-phase coil) of the rotary electric machine MG are returned to the control unit 11 guided. The control unit 11 Then, drive control of the rotary electric machine MG is performed by performing PI (Proportional-Integral) control and PID (Proportional-Integral-Differential) control in response to the deviations from the target current. The current values in the respective busbars 2U . 2V . 2W flow between the respective phase sections 17U . 17V . 17W of the inverter 16 and the respective phase coils of the rotary electric machine MG are respectively provided by the current detector 1 detected.
In dem Ausführungsbeispiel enthält der Stromdetektor 1 Sensorteile 6, die für alle drei Busschienen 2U, 2V, 2W bereitgestellt sind. Der Stromdetektor 1 enthält also ein U-Phasensensorteil 6U zum Detektieren des Stroms der U-Phasenbusschiene 2U, ein V-Phasensensorteil 6V zum Detektieren des Stroms der V-Phasenbusschiene 2V und ein W-Phasensensorteil 6W zum Detektieren des Stroms der W-Phasenbusschiene 2W. Die jeweiligen Phasensensorteile 6U, 6V, 6W detektieren die magnetische Flussdichte der Magnetfelder, die von den Strömen erzeugt werden, die in den entsprechenden Phasenbusschienen 2U, 2V, 2W fließen, als Detektionsziele, und geben Detektionssignale in Antwort auf die detektierte Magnetflussdichte der Magnetfelder aus. Die Magnetflussdichte an einer vorbestimmten Position in dem Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der in der Busschiene 2 fließt, ist proportional zu der Größe des Stroms, der in der Busschiene 2 fließt. Folglich können durch die jeweiligen Phasensensorteile 6U, 6V, 6W die Stromwerte, die in den jeweiligen Phasenbusschienen 2U, 2V, 2W fließen, detektiert werden. Man beachte, dass der Aufbau die Stromwerte von nur zwei Phasen detektieren kann, da sich die Ströme der jeweiligen Phasen der drei Phasen ausgleichen und der Momentanwert Null ist.In the embodiment, the current detector includes 1 sensor parts 6 that works for all three bus bars 2U . 2V . 2W are provided. The current detector 1 So contains a U-phase sensor part 6U for detecting the current of the U-phase busbar 2U , a V-phase sensor part 6V for detecting the current of the V-phase busbar 2V and a W-phase sensor part 6W for detecting the current of the W-phase busbar 2W , The respective phase sensor parts 6U . 6V . 6W detect the magnetic flux density of the magnetic fields generated by the currents flowing in the corresponding phase busbars 2U . 2V . 2W flow, as detection targets, and output detection signals in response to the detected magnetic flux density of the magnetic fields. The magnetic flux density at a predetermined position in the magnetic field generated by the current in the bus bar 2 is proportional to the size of the current in the busbar 2 flows. Consequently, through the respective phase sensor parts 6U . 6V . 6W the current values in the respective phase bus bars 2U . 2V . 2W flow, be detected. Note that the design can detect the current values of only two phases, since the currents of the respective phases of the three phases equalize and the instantaneous value is zero.
Wie in 2 gezeigt wird in dem Ausführungsbeispiel der Stromdetektor 1 unter Verwendung der ECU 10 gebildet. Das Sensorteil 6 gibt den Detektionswert in Antwort auf die Magnetflussdichte als ein analoges Signal an die ECU 10 aus, und der Detektionswert wird in einen digitalen Wert durch den A/D-Wandler 10e der ECU 10 umgewandelt. Der Detektionswert in Antwort auf die Magnetflussdichte wird dann in einen Stromwert unter Mitwirkung von Hardware beispielsweise dem CPU-Kern 10b und dem Arbeitsspeicher 10d des Mikrocomputers 10a und Software, wie beispielsweise einem Stromdetektionsprogramm, das in dem Programmspeicher 10c gespeichert ist, umgewandelt. Das funktionale Teil, das als Stromdetektor 1 arbeitet durch Zusammenwirken mit der Hardware und der Software in der ECU 10 des Ausführungsbeispiels, wird als Signalverarbeitungsteil 11a in der Steuerungseinheit 11 bezeichnet (siehe 7 und 8). Offensichtlich ist das Ausführungsbeispiel lediglich ein Beispiel und der Stromwert kann in einem analogen Signal, so wie es ist, erlangt werden, indem ein Operationsverstärker oder dergleichen verwendet wird, oder der Stromwert kann erlangt werden ohne Verwendung von Software, sondern nur unter Verwendung von Hardware.As in 2 is shown in the embodiment of the current detector 1 using the ECU 10 educated. The sensor part 6 gives the detection value in response to the magnetic flux density as an analog signal to the ECU 10 off, and the detection value is converted to a digital value by the A / D converter 10e the ECU 10 transformed. The detection value in response to the magnetic flux density then becomes a current value involving hardware such as the CPU core 10b and the memory 10d of the microcomputer 10a and software, such as a stream detection program stored in the program memory 10c stored, converted. The functional part acting as a current detector 1 works by interacting with the hardware and the software in the ECU 10 of the embodiment is used as a signal processing part 11a in the control unit 11 designated (see 7 and 8th ). Obviously, the embodiment is merely an example and the current value can be obtained in an analog signal as it is by using an operational amplifier or the like, or the current value can be obtained without using software but only by using hardware.
In die ECU 10, die auch als Steuerungseinheit 11 arbeitet, werden nicht nur die Detektionsergebnisse von dem jeweiligen Phasensensorteilen 6U, 6V, 6W des Stromdetektors 1 eingegeben, sondern auch das Detektionssignal der Drehzahl und der Drehposition der drehenden Elektromaschine MG von der Drehdetektionseinheit 13. Der Mikrocomputer 10a erzeugt Steuerungssignale der jeweiligen IGBTs 18A, 18B des Wechselrichters 16, durch Zusammenwirkung mit Hardware, beispielsweise dem CPU-Kern 10b und Software, wie beispielsweise das Steuerungsprogramm für die drehende Elektromaschine, das in dem Programmspeicher 10c gespeichert ist, basierend auf den Detektionswerten und den Detektionssignalen. Die erzeugten Steuerungssignale werden an den Wechselrichter 16 über die Treiberschaltung 12, wie oben beschrieben, ausgegeben. Das funktionale Teil, das den Wechselrichter 16 steuert durch Zusammenwirkung mit Hardware und Software in der ECU 10 des Ausführungsbeispiels, wird als ein Wechselrichtersteuerungsteil 11b in der Steuerungseinheit 11 (siehe 7 und 8) bezeichnet.In the ECU 10 which also act as a control unit 11 works, not only the detection results of the respective phase sensor parts 6U . 6V . 6W of the current detector 1 but also the detection signal of the rotational speed and the rotational position of the rotary electric machine MG from the rotation detecting unit 13 , The microcomputer 10a generates control signals of the respective IGBTs 18A . 18B of the inverter 16 , by interacting with hardware, such as the CPU core 10b and software, such as the control program for the rotating electrical machine stored in the program memory 10c is stored based on the detection values and the detection signals. The generated control signals are sent to the inverter 16 via the driver circuit 12 as described above. The functional part, which is the inverter 16 controls through interaction with hardware and software in the ECU 10 of the embodiment is referred to as an inverter control part 11b in the control unit 11 (please refer 7 and 8th ) designated.
Die Anordnungen der jeweiligen Phasenbusschienen 2U, 2V, 2W und der jeweiligen Phasensensorteile 6U, 6V, 6W und die Konfigurationen der Phasensensorteile 6U, 6V, 6W sind die gleichen, und werden einfach als Busschiene 2 und Sensorteil 6 nachfolgend erklärt. Wie in den 3 und 4 als eine Querschnittsansicht von 3 gezeigt, ist das Sensorteil 6 nahe der Busschiene 2 bereitgestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Busschiene 2 ein plattenähnlicher Leiter, der eine rechteckige flache Querschnittsform senkrecht zu der Richtung aufweist, in der der Strom fließt, und enthält ein Metall, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. In dem Ausführungsbeispiel ist das Sensorteil 6 nahe der Erstreckungsfläche der Busschiene 2 bereitgestellt, die sich an der langen Seite (Längsseite, lange axiale Seite) des Abschnitts befindet. Diesbezüglich ist kein Magnetismussammelkern 30, wie in 13 gezeigt, also kein Magnetismussammelkern 30 eines Magneten, der einen Leiter 2A umgibt, bereitgestellt. Der Magnetismussammelkern 30 ist ein Magnetkern, der einen C-förmigen Querschnitt mit einem Spalt aufweist, und den Magnetfluss, der von dem Strom erzeugt wird, der in dem Leiter 2A fließt, konzentriert und diesen an ein Sensorteil 6A leitet, das in dem Spalt bereitgestellt ist. Der Stromdetektor 1 des Ausführungsbeispiels ist folglich ein sogenannter kernloser Stromdetektor, bei dem das Sensorteil 6 ohne Magnetismussammelkern bereitgestellt ist, der den Leiter umgibt. Man beachte, dass eine Sensorvorrichtung, die gebildet wird durch Integrieren eines Magneten zum Ändern der Richtung des Magnetflusses oder zum lokalen Konzentrieren des Magnetflusses mit einer Hall-Vorrichtung, in der Praxis umgesetzt wurde. Selbst in dem Fall, bei dem eine derartige Sensorvorrichtung als Sensorteil 6 verwendet wird, wird jedoch der Detektor als ein kernloser Stromdetektor behandelt, so lange er keinen Magnetismussammelkern verwendet, der den Leiter umgibt.The arrangements of the respective phase busbars 2U . 2V . 2W and the respective phase sensor parts 6U . 6V . 6W and the configurations of the phase sensor parts 6U . 6V . 6W are the same, and simply become a busbar 2 and sensor part 6 explained below. As in the 3 and 4 as a cross-sectional view of 3 shown is the sensor part 6 near the bus track 2 provided. In the embodiment, the bus bar 2 a plate-like conductor having a rectangular flat cross-sectional shape perpendicular to the direction in which the current flows, and containing a metal such as copper or aluminum. In the embodiment, the sensor part 6 near the extent of the busbar 2 provided, which is located on the long side (long side, long axial side) of the section. In this regard, there is no magnetism collecting core 30 , as in 13 shown, So no Magnetismusammelkern 30 a magnet, a conductor 2A surrounds, provided. The magnetism collecting core 30 is a magnetic core having a C-shaped cross section with a gap, and the magnetic flux generated by the current flowing in the conductor 2A flows, concentrates and this to a sensor part 6A which is provided in the gap. The current detector 1 of the embodiment is therefore a so-called coreless current detector, in which the sensor part 6 is provided without Magnetismusammelkern surrounding the conductor. Note that a sensor device formed by integrating a magnet for changing the direction of the magnetic flux or locally concentrating the magnetic flux with a Hall device has been put into practical use. Even in the case where such a sensor device as a sensor part 6 is used, however, the detector is treated as a coreless current detector as long as it does not use a magnetism collecting core surrounding the conductor.
Das Sensorteil 6 ist gebildet, indem verschiedene Magnetdetektionsvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise eine Hall-Vorrichtung, eine MR(Magnetwiderstandseffekt)-Vorrichtung oder eine MI(Magnetimpedanz)-Vorrichtung. In dem Ausführungsbeispiel ist das Sensorteil 6 als ein IC(integrierte Schaltung)-Chip ausgebildet, in dem eine Hall-Vorrichtung 61 und ein Pufferverstärker 62, der mindestens eine Impedanzumwandlung des Ausgangssignals der Hall-Vorrichtung 61 vornimmt, integriert ausgebildet sind. Der IC-Chip ist ferner auf einem Substrat 6a montiert und nahe der Busschiene 2 bereitgestellt. In den 3 und 4, obwohl weggelassen, sind das Substrat 6a und die ECU 10 über eine Leistungsversorgungsleitung verbunden, die den IC-Chip als das Sensorteil 6 antreibt, und mit einer Signalleitung, die den Detektionswert von dem Sensorteil 6 überträgt. Man beachte, dass das Sensorteil 6 derart bereitgestellt ist, dass dessen Detektionszentrumsposition mit dem Zentrum an der langen Seite des Abschnitts der Busschiene 2 zusammenfallen kann (beispielsweise siehe 4).The sensor part 6 is formed by using various magnetic detection devices, such as a Hall device, an MR (magnetoresistance effect) device, or a MI (magnetoimpedance) device. In the embodiment, the sensor part 6 formed as an IC (integrated circuit) chip, in which a Hall device 61 and a buffer amplifier 62 , the at least one impedance conversion of the output signal of the Hall device 61 performs, are integrated. The IC chip is also on a substrate 6a mounted and near the busbar 2 provided. In the 3 and 4 although omitted, are the substrate 6a and the ECU 10 connected via a power supply line, which the IC chip as the sensor part 6 drives, and with a signal line, the detection value of the sensor part 6 transfers. Note that the sensor part 6 is provided such that its detection center position with the center on the long side of the portion of the bus bar 2 can coincide (for example, see 4 ).
In dem Ausführungsbeispiel hat der IC-Chip als das Sensorteil 6 einen Aufbau, der den Magnetfluss parallel zu der Chipoberfläche des IC-Chips detektieren kann, hier den Magnetfluss parallel zu der Erstreckungsfläche, die sich an der langen Seite des Abschnitts der Busschiene 2 befindet, wie in den 3 und 4 gezeigt. Das Sensorteil 6 ist also gebildet, um nur die Magnetflussdichte B des Magnetflusses in einer vorbestimmten Magnetflussdetektionsrichtung S zu detektieren. Da der Strom, der in der Busschiene 2 fließt, ein Wechselstrom ist, hat die Magnetflussdetektionsrichtung S zwei Richtungen, die entgegengesetzt zueinander sind, wie in 3 und 4 gezeigt. In 4, um das Verständnis zu erleichtern, sind beispielhaft Linien der Magnetkraft H in dem Fall gezeigt, bei dem der Strom I von vorne nach hinten bezüglich der Papieroberfläche fließt, und die Magnetflussdichte B in diesem Fall ist veranschaulicht.In the embodiment, the IC chip has as the sensor part 6 a structure that can detect the magnetic flux parallel to the chip surface of the IC chip, here the magnetic flux parallel to the extension surface located on the long side of the portion of the bus bar 2 located as in the 3 and 4 shown. The sensor part 6 is thus formed to detect only the magnetic flux density B of the magnetic flux in a predetermined magnetic flux detection direction S. Because the electricity in the busbar 2 flows, is an alternating current, the magnetic flux detection direction S has two directions that are opposite to each other, as in 3 and 4 shown. In 4 To facilitate understanding, there are shown, by way of example, lines of magnetic force H in the case where the current I flows front to back with respect to the paper surface, and the magnetic flux density B in this case is illustrated.
Wie in den 3 und 4 gezeigt hat das Sensorteil 6 eine Busschiene 2 als ein Detektionsziel und detektiert den Magnetfluss (Magnetflussdichte B), der durch den Fluss des Stroms I in der Busschiene 2 erzeugt wird, zur Detektion des Stroms I, der in der Busschiene 2 fließt. Offensichtlich gilt, dass je näher die Busschiene 2 ist, desto stärker ist das Magnetfeld und desto größer die Magnetflussdichte B. Entsprechend ist das Sensorteil 6 nahe der Busschiene 2 bereitgestellt. Wenn Temperaturbeständigket und Vibrationsbeständigkeit gegeben sind, kann das Sensorteil 6 in Kontakt mit der Busschiene 2 bereitgestellt werden. In dem Ausführungsbeispiel, wie in 3 und 4 gezeigt, ist das Sensorteil 6 mit einem vorbestimmten Abstand (h) von der Busschiene 2 weg bereitgestellt. Diesbezüglich ist das Sensorteil 6 derart bereitgestellt, dass die Magnetflussdetektionsrichtung S und die Erstreckungsrichtung L der Busschiene 2 nahezu senkrecht sind. Die Erstreckungsrichtung L der Busschiene 2 entspricht der Zirkulationsrichtung des Stroms und folglich wird ein starker Magnetfluss in dem Sensorteil 6 erlangt. Wie in 4 gezeigt, wenn der Abstand zwischen dem Zentrum der Busschiene 2 (das Zentrum des Stroms I) und dem Zentrum des Sensorteils 6 (das Zentrum der Hall-Vorrichtung) gleich h ist, und wenn die Länge der Längsseite des Abschnitts der Busschiene 2 (der dem Sensorteil 6 gegenüberliegt) gleich W ist, wenn der Strom I [A] in der Busschiene 2 fließt, wird die Magnetflussdichte B [T = Wb/m2] am Zentrum des Sensorteils 6 ausgedrückt durch die folgende Gleichung mit der Permeabilität in Vakuum als μ0 [H/m = Wb/A·m].As in the 3 and 4 has shown the sensor part 6 a busbar 2 as a detection target and detects the magnetic flux (magnetic flux density B) caused by the flow of the current I in the busbar 2 is generated, for detecting the current I, in the busbar 2 flows. Obviously, the closer the busbar 2 is, the stronger the magnetic field and the greater the magnetic flux density B. Accordingly, the sensor part 6 near the bus track 2 provided. If temperature resistance and vibration resistance are given, the sensor part can 6 in contact with the busbar 2 to be provided. In the embodiment, as in 3 and 4 shown is the sensor part 6 at a predetermined distance (h) from the bus bar 2 provided away. In this regard, the sensor part 6 provided such that the magnetic flux detection direction S and the extension direction L of the bus bar 2 are almost vertical. The extension direction L of the bus bar 2 corresponds to the circulation direction of the stream, and hence, a strong magnetic flux is generated in the sensor part 6 obtained. As in 4 shown when the distance between the center of the busbar 2 (the center of the current I) and the center of the sensor part 6 (the center of the Hall device) is h, and if the length of the long side of the portion of the bus bar 2 (the sensor part 6 is equal to W when the current I [A] is in the busbar 2 flows, the magnetic flux density B [T = Wb / m 2 ] at the center of the sensor part 6 expressed by the following equation with the permeability in vacuum as μ 0 [H / m = Wb / A · m].
Wenn ein Strom in einem Leiter fließt, fließt der Strom nicht gleichmäßig in dem Leiter, wenn die Frequenz des Stroms größer wird, aufgrund des Skineffekts, sondern konzentriert sich auf der Oberfläche des Leiters. Die 5A und 5B zeigen den Einfluss des Skineffekts auf die Magnetfelddetektion unter Verwendung der gleichen Querschnittsansicht, wie in 4. 5A zeigt den Fall, bei dem der Strom I gleichmäßig in der Busschiene 2 fließt, wobei der Strom I in der Mitte (Zentrum) ähnlich wie in 4 zum leichteren Verständnis gezeigt ist. In diesem Fall sind die Tangentenlinie der Linie der Magnetkraft H, die durch das Sensorteil 6 verläuft, und die Magnetflussdetektionsrichtung S parallel, und alle Komponenten der Magnetflussdichte B in dem Sensorteil 6 werden durch das Sensorteil 6 detektiert.When a current flows in a conductor, the current does not flow evenly in the conductor as the frequency of the current increases, due to the skin effect, but concentrates on the surface of the conductor. The 5A and 5B show the influence of the skin effect on the magnetic field detection using the same cross-sectional view as in FIG 4 , 5A shows the case where the current I is even in the busbar 2 flows, with the current I in the middle (center) similar to in 4 is shown for ease of understanding. In this case, the tangent line is the line of magnetic force H passing through the sensor part 6 runs, and the magnetic flux detection direction S in parallel, and all components of the magnetic flux density B in the sensor part 6 be through the sensor part 6 detected.
5B zeigt den Fall, bei dem der Strom fließt, während er in Richtung Oberfläche der Busschiene 2 durch den Skineffekt abgelenkt wird, und der Strom I ist als Ströme I1, I2, I3, I4 gezeigt, die aus Gründen der Einfachheit verstreut an den jeweiligen Ecken des Rechteckabschnitts, die vom Zentrum am weitesten weg sind, fließen. Ferner zeigt 5B repräsentativ die Linie der Magnetkraft H des Magnetfelds durch den Strom I1 der Ströme, der an den jeweiligen Spitzen fließt. In diesem Fall sind die Tangentenlinie der Linie der magnetischen Kraft H, die durch das Sensorteil 6 verläuft, und die Magnetflussdetektionsrichtung S nicht parallel. Von der magnetischen Flussdichte B in dem Sensorteil 6 wird nur die Magnetflussdichte B1 als eine Komponente parallel zu der Magnetflussdetektionsrichtung S gemäß der Vektorzerlegung von dem Sensorteil 6 detektiert. Entsprechend nimmt die detektierte Magnetflussdichte B (B1) einen Wert an, der gegenüber dem Strom I, der in der Busschiene 2 fließt, abgeschwächt ist. Ferner sind die relativen Abstände zwischen den Strömen I1, I2, I3, I4, die an den jeweiligen Ecken verstreut sind, und dem Sensorteil 6 größer, verglichen zu der 5A, und die Größe des Magnetflusses in dem Sensorteil 6 ist kleiner. Entsprechend nimmt die detektierte Magnetflussdichte B einen Wert an, der für den Strom I, der in der Busschiene 2 fließt, abgeschwächt ist. 5B shows the case where the current flows while moving towards the surface of the busbar 2 is deflected by the skin effect, and the current I is shown as currents I1, I2, I3, I4 which, for reasons of simplicity, are scattered at the respective corners of the rectangle section farthest away from the center. Further shows 5B representative of the magnetic field force H of the magnetic field through the current I1 of the currents flowing at the respective peaks. In this case, the tangent line is the line of magnetic force H passing through the sensor part 6 runs, and the magnetic flux detection direction S is not parallel. From the magnetic flux density B in the sensor part 6 only the magnetic flux density B1 as a component becomes parallel to the magnetic flux detecting direction S according to the vector decomposition from the sensor part 6 detected. Accordingly, the detected magnetic flux density B (B1) assumes a value that is higher than the current I in the busbar 2 flows, is weakened. Further, the relative distances between the currents I1, I2, I3, I4 scattered at the respective corners and the sensor part 6 bigger, compared to the 5A , and the size of the magnetic flux in the sensor part 6 is smaller. Correspondingly, the detected magnetic flux density B assumes a value corresponding to the current I flowing in the bus bar 2 flows, is weakened.
Wenn die Stromfrequenz höher wird, wird der Skineffekt stärker und die Abschwächungsrate der Magnetflussdichte, die in dem Sensorteil 6 detektiert wird, wird größer, wenn die Stromfrequenz höher wird. 6 zeigt einen Graphen, der die Abschwächungsrate zeigt. 6 zeigt die Abschwächungsrate in Antwort auf die Stromfrequenz, wobei die Abschwächungsrate bei der Stromfrequenz gleich oder kleiner als f0, bei der der Skineffekt beginnt aufzutreten, gleich „1” ist.As the current frequency becomes higher, the skin effect becomes stronger and the rate of attenuation of the magnetic flux density in the sensor part 6 is detected, becomes larger as the current frequency becomes higher. 6 shows a graph showing the attenuation rate. 6 FIG. 12 shows the attenuation rate in response to the current frequency, where the attenuation rate at the current frequency is equal to or less than f0 at which the skin effect begins to occur is "1".
Der Stromdetektor 1 unterdrückt den Einfluss des Skineffekts und detektiert die Magnetflussdichte B mit hoher Genauigkeit, und detektiert den Strom I basierend auf der detektierten Magnetflussdichte B (Detektionswert). Entsprechend enthält der Stromdetektor 1 ein Stromfrequenzerfassungsteil 4, das die Stromfrequenz als die Frequenz des Stroms I erfasst, der in der Busschiene 2 fließt, und ein Korrekturteil 5, das den Detektionswert des Sensorteils 6 basierend auf der Stromfrequenz korrigiert, wie in den 7 und 8 gezeigt. Die Magnetflussdichte B wird durch das Sensorteil 6 detektiert, das nahe der Busschiene 2 bereitgestellt ist, wie oben beschrieben. Ferner wird der Wert des Stroms I durch ein Stromdetektionsteil 3 basierend auf der oben beschriebenen Gleichung (1) berechnet.The current detector 1 suppresses the influence of the skin effect and detects the magnetic flux density B with high accuracy, and detects the current I based on the detected magnetic flux density B (detection value). The current detector accordingly contains 1 a current frequency detecting part 4 which detects the current frequency as the frequency of the current I in the busbar 2 flows, and a correction part 5 , which is the detection value of the sensor part 6 corrected based on the current frequency, as in the 7 and 8th shown. The magnetic flux density B is determined by the sensor part 6 detected near the bus track 2 is provided as described above. Further, the value of the current I is detected by a current detection part 3 calculated based on the above-described equation (1).
Wie in den 7 und 8 gezeigt enthält in dem Ausführungsbeispiel der Stromdetektor 1 ein Sensorteil 6 und ein Signalverarbeitungsteil 11a. Ferner ist das Signalverarbeitungsteil 11a zusammen mit dem Wechselrichtersteuerungsteil 11b in der ECU 10, die die Steuerungseinheit 11 bildet, ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel, wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Fall veranschaulicht, bei dem das Signalverarbeitungsteil 11a und das Wechselrichtersteuerungsteil 11b ausgebildet sind, indem der gleiche Mikrocomputer 10a in der gleichen ECU 10 verwendet wird, jedoch ist dies keine Einschränkung. Sie können in verschiedenen ECUs ausgebildet sein, oder selbst in dem Fall, bei dem sie in der gleichen ECU ausgebildet sind, können sie unter Verwendung verschiedener Mikrocomputer ausgebildet sein.As in the 7 and 8th shown contains in the embodiment of the current detector 1 a sensor part 6 and a signal processing part 11a , Further, the signal processing part 11a together with the inverter control part 11b in the ECU 10 that the control unit 11 forms, trained. In the embodiment, as in the 1 and 2 is shown, the case is illustrated in which the signal processing part 11a and the inverter control part 11b are formed by the same microcomputer 10a in the same ECU 10 is used, but this is not a limitation. They may be formed in various ECUs, or even in the case where they are formed in the same ECU, they may be formed using various microcomputers.
Das Stromfrequenzerfassungsteil 4 erfasst die Stromfrequenz als die Frequenz des Stroms I, der in der Busschiene 2 fließt, gemäß irgendeiner oder einer Kombination der folgenden Methoden (a) bis (d). (a) Die Busschiene 2 dient als ein Lieferpfad eines Antriebswechselstroms, wenn die drehende Elektromaschine MG als Elektromotor arbeitet, und dient als Regenerationspfad eines Leistungserzeugungswechselstroms, wenn die drehende Elektromaschine MG als Leistungsgenerator arbeitet. Die Frequenzen des Antriebsstroms und des Leistungserzeugungsstroms hängen von der Anzahl an Umdrehungen der drehenden Elektromaschine MG ab. Folglich kann das Stromfrequenzerfassungsteil 4 die Stromfrequenz basierend auf dem Detektionsergebnis der Drehdetektionseinheit 13 erfassen, die die Anzahl der Umdrehungen der drehenden Elektromaschine MG detektiert.
- (b) Bezüglich des Magnetfelds, das durch den Strom I erzeugt wird, der in der Busschiene 2 fließt, wird ferner die Richtung der Magnetkraftlinie in Abhängigkeit von der Richtung des Stroms I geschaltet. Die Frequenz, mit der die Richtung des Magnetflusses geschaltet wird, hängt also von der Frequenz des Stroms I ab. Folglich kann das Stromfrequenzerfassungsteil 4 die Stromfrequenz basierend auf der Frequenz der Magnetflussdichte B, die durch das Sensorteil 6 detektiert wird, berechnen und erfassen.
- (c) Wie aus der oben beschriebenen Gleichung (1) deutlich wird, ist darüber hinaus die Magnetflussdichte B proportional zu dem Strom I. Folglich kann das Stromfrequenzerfassungsteil 4 die Stromfrequenz direkt von der Frequenz des Stroms erfassen, der durch das Stromdetektionsteil 3 berechnet wird, basierend auf der Magnetflussdichte B.
- (d) In dem Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus das Signalverarbeitungsteil 11a und das Wechselrichtersteuerungsteil 11b ausgebildet, indem die gleichen Mikrocomputer 10a in der gleichen ECU 10 verwendet werden. Das Stromfrequenzerfassungsteil 4 kann folglich die Stromfrequenz erfassen, indem die Frequenz des Zielstroms, die Spannungsfrequenz des Wechselrichters 16 oder dergleichen von dem Wechselrichtersteuerungsteil 11b erfasst wird.
The current frequency detecting part 4 detects the current frequency as the frequency of the current I in the busbar 2 flows, according to any one or a combination of the following methods (a) to (d). (a) The busbar 2 serves as a supply path of a drive AC current when the rotary electric machine MG operates as an electric motor, and serves as a regeneration path of a power generation AC when the rotary electric machine MG operates as a power generator. The frequencies of the drive current and the power generation current depend on the number of revolutions of the rotary electric machine MG. Consequently, the current frequency detecting part 4 the current frequency based on the detection result of the rotation detecting unit 13 which detects the number of revolutions of the rotary electric machine MG. - (b) With respect to the magnetic field generated by the current I in the busbar 2 flows, the direction of the magnetic force line is further switched in response to the direction of the current I. The frequency with which the direction of the magnetic flux is switched thus depends on the frequency of the current I. Consequently, the current frequency detecting part 4 the current frequency based on the frequency of the magnetic flux density B passing through the sensor part 6 is detected, calculate and record.
- (c) As is clear from the above-described equation (1), moreover, the magnetic flux density B is proportional to the current I. Thus, the current frequency detecting part 4 detect the current frequency directly from the frequency of the current passing through the current detection part 3 is calculated based on the magnetic flux density B.
- (d) In the embodiment, moreover, the signal processing part 11a and the inverter control part 11b trained by the same microcomputer 10a in the same ECU 10 be used. The current frequency detecting part 4 can therefore the Capture current frequency by the frequency of the target current, the voltage frequency of the inverter 16 or the like from the inverter control part 11b is detected.
Das Korrekturteil 5 korrigiert gemäß einem Aspekt den Detektionswert des Sensorteils 6, indem der Ausgangswert des Sensorteils 6 korrigiert wird, bevor das Stromdetektionsteil 3 diesen verwendet (siehe 7). Oder das Korrekturteil 5 korrigiert gemäß einem Aspekt den Detektionswert des Sensorteils 6, indem der dynamische Bereich des Sensorteils 6 geändert wird (siehe 8). Die Änderung des dynamischen Bereichs betrifft hier die Änderung der Leistungsversorgungsspannung des Sensorteils 6, enthaltend den IC-Chip, und die Antriebsspannung, die an die Hall-Vorrichtung 61 angelegt wird, oder ein Ändern der Leistungsversorgungsspannung oder des Gewinns des Pufferverstärkers 62.The correction part 5 corrects the detection value of the sensor part according to one aspect 6 by changing the output value of the sensor part 6 is corrected before the current detection part 3 used this (see 7 ). Or the correction part 5 corrects the detection value of the sensor part according to one aspect 6 by changing the dynamic range of the sensor part 6 is changed (see 8th ). The change of the dynamic range here relates to the change of the power supply voltage of the sensor part 6 , containing the IC chip, and the drive voltage applied to the Hall device 61 or changing the power supply voltage or the gain of the buffer amplifier 62 ,
Wie in 6 gezeigt wird die Abschwächungsrate der Magnetflussdichte B, die durch das Sensorteil 6 detektiert wird, größer, wenn die Stromfrequenz größer wird. Als ein Aspekt in dem Aufbau von 7 korrigiert folglich das Korrekturteil 5 den Detektionswert des Sensorteils 6, indem der Ausgangswert (Detektionswert) des Sensorteils 6 mit einem Korrekturkoeffizienten k multipliziert wird, der größer wird, wenn die Stromfrequenz größer wird. 9 zeigt einen Graphen, der Beispiele des Korrekturkoeffizienten k zeigt. Als Korrekturkoeffizient k1 ist ein Korrekturkoeffizient k veranschaulicht, der erlangt wird durch Approximation der Kurve der Abschwächungsrate, die in 6 gezeigt ist, an eine quadratische Kurve zur Auslöschung. Als Korrekturkoeffizient k2 ist ein Korrekturkoeffizient k veranschaulicht, der erlangt wird durch lineare Approximation. Als Korrekturkoeffizient k3 ist ein Korrekturkoeffizient k veranschaulicht, der erlangt wird durch weitere lineare Approximation der quadratischen Kurve, die durch Approximation der Kurve der Abschwächungsrate gebildet wird, zur Auslöschung bezüglich jedes Bereichs.As in 6 the attenuation rate of the magnetic flux density B generated by the sensor part is shown 6 is detected, larger as the current frequency increases. As an aspect in the construction of 7 corrects the correction part accordingly 5 the detection value of the sensor part 6 by the output value (detection value) of the sensor part 6 is multiplied by a correction coefficient k which becomes larger as the current frequency becomes larger. 9 shows a graph showing examples of the correction coefficient k. As the correction coefficient k1, a correction coefficient k obtained by approximating the attenuation rate curve shown in FIG 6 is shown, to a square curve for extinction. As the correction coefficient k2, a correction coefficient k obtained by linear approximation is illustrated. As the correction coefficient k3, a correction coefficient k obtained by further linear approximation of the quadratic curve formed by approximation of the attenuation rate curve to the extinction with respect to each area is illustrated.
Das Korrekturteil 5 kann den Detektionswert des Sensorteils 6 korrigieren, indem auf eine Korrekturkoeffizientenkarte Bezug genommen wird, in der Korrekturkoeffizienten k in Antwort auf die Stromfrequenzen gespeichert sind, ohne dass der Korrekturkoeffizient k verwendet wird, der einer Linie oder Kurve angenähert ist. Gemäß einem Aspekt kann das Korrekturteil 5 den Detektionswert des Sensorteils 6 ferner korrigieren, indem auf eine Karte (Korrekturkarte) Bezug genommen wird, in der Korrekturwerte in Antwort auf die Stromfrequenz gespeichert sind. Eine Karte zur Bezugnahme auf den Detektionswert nach der Korrektur unter Verwendung der Stromfrequenz und des Detektionswerts des Sensorteils 6 als Argumente wird beispielsweise bevorzugt. Eine derartige Karte ist beispielsweise in dem Programmspeicher 10c gespeichert.The correction part 5 can the detection value of the sensor part 6 by referring to a correction coefficient map in which correction coefficients k are stored in response to the current frequencies without using the correction coefficient k approximating a line or curve. According to one aspect, the correction part 5 the detection value of the sensor part 6 Further, by referring to a map (correction map) in which correction values are stored in response to the current frequency. A map for referring to the detection value after the correction using the current frequency and the detection value of the sensor part 6 for example, arguments are preferred. Such a map is for example in the program memory 10c saved.
Gemäß einem Aspekt in dem Aufbau von 8 kann das Korrekturteil 5 ferner den Detektionswert des Sensorteils 6 korrigieren, indem der dynamische Bereich des Sensorteils 6 breiter gemacht wird, wenn die Stromfrequenz größer wird. Das Verhältnis, mit dem der dynamische Bereich breiter gemacht wird, ist gleich dem oben beschriebenen Korrekturkoeffizienten k. Der dynamische Bereich wird also breiter gemacht, um die Kurve der Abschwächungsrate, die in 6 gezeigt ist, auszulöschen. Das Korrekturteil 5 kann den dynamischen Bereich ändern, indem der Koeffizient verwendet wird, der einer Linie oder Kurve angenähert ist, wie etwa der Korrekturkoeffizient k, oder kann den dynamischen Bereich ändern, indem Bezug genommen wird auf eine Karte (Bereichskarte), in der Werte in Antwort auf Stromfrequenzen gespeichert sind. Ferner kann das Korrekturteil 5 den dynamischen Bereich ändern, indem Bezug genommen wird auf eine Karte (Spannungskarte oder Gewinnkarte), in der Werte der Leistungsversorgungsspannung und Werte des Gewinns in Antwort auf die Stromfrequenzen gespeichert sind. Die Karte kann beispielsweise auch in dem Programmspeicher 10c gespeichert sein.According to one aspect in the structure of 8th can the correction part 5 Further, the detection value of the sensor part 6 correct by adjusting the dynamic range of the sensor part 6 is made wider as the current frequency becomes larger. The ratio by which the dynamic range is made wider is equal to the above-described correction coefficient k. The dynamic range is thus broadened to include the attenuation rate curve in 6 is shown to extinguish. The correction part 5 can change the dynamic range by using the coefficient approximating a line or curve, such as the correction coefficient k, or can change the dynamic range by referring to a map (area map) in the values in response to Power frequencies are stored. Furthermore, the correction part 5 Change the dynamic range by referring to a card (voltage card or ticket) in which values of the power supply voltage and values of the gain in response to the current frequencies are stored. For example, the card can also be stored in the program memory 10c be saved.
[Andere Ausführungsbeispiele]Other Embodiments
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel der Fall erklärt, bei dem das Sensorteil 6 derart bereitgestellt ist, dass die Querschnittsform senkrecht zu der Richtung, in der der Strom fließt, der Erstreckungsfläche gegenüber liegt, die sich an der Längsseite (lange Seite, lange Achsenseite) in dem Abschnitt der Busschiene 2 befindet. Nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, kann jedoch das Sensorteil 6, wie in 10 gezeigt, bereitgestellt sein, um der Erstreckungsfläche, die sich an der lateralen Seite (kurze Seite, kurze Achsenseite) in dem Abschnitt einer flachen Form der Busschiene 2 befindet, gegenüber zu liegen. Man beachte, dass in diesem Fall, wenn sich der Strom I an der Stirnfläche der Busschiene 2 konzentriert, wie in 5B gezeigt, durch den Skineffekt, das Zentrum des erzeugten Magnetfelds näher an dem Sensorteil 6 ist, ohne Verschiebung vom geometrischen Zentrum des Sensorteils 6.In the embodiment described above, as an example, the case is explained where the sensor part 6 is provided such that the cross-sectional shape is perpendicular to the direction in which the current flows, the extension surface located on the longitudinal side (long side, long axis side) in the portion of the bus bar 2 located. Not limited to the embodiment, however, the sensor part 6 , as in 10 Shown to be provided to the extension surface, located on the lateral side (short side, short axis side) in the portion of a flat shape of the bus bar 2 is located opposite. Note that in this case, when the current I at the end face of the bus bar 2 concentrated, as in 5B shown by the skin effect, the center of the generated magnetic field closer to the sensor part 6 is, without displacement from the geometric center of the sensor part 6 ,
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel ändert sich entsprechend nicht die Richtung des Magnetflusses in der Magnetflussdetektionsrichtung S, selbst wenn der Skineffekt auftritt, und umgekehrt nimmt die Magnetflussdichte B in dem Sensorteil 6 zu. 11 zeigt einen Graphen entsprechend der 6, der die Abschwächungsrate des Detektionswerts zeigt, wenn die Stromfrequenz gleich oder kleiner als f0 ist, bei der der Skineffekt beginnt aufzutreten, jedoch nimmt in diesem Fall die Magnetflussdichte B durch den Skineffekt zu. Die Abschwächungsrate nimmt einen Wert größer als „1” an, und wird äquivalent zu dem Gewinn. Durch Verwendung des Korrekturkoeffizienten k, der eine im Wesentlichen entgegen gesetzte Charakteristik hat zu der in 9 gezeigten oder dergleichen, kann folglich der Detektionswert des Sensorteils 6 in der oben beschriebenen Art und Weise korrigiert werden. Die Blockkonfiguration des Stromdetektors 1 ist die gleiche wie die in den 7 und 8 gezeigte, ausgenommen der Wert des Korrekturkoeffizienten k. Entsprechende spezifische Beispiele und eine detaillierte Erklärung des Korrekturkoeffizienten k in 9 werden weg gelassen, da ein Fachmann auf diesem Gebiet dies leicht verstehen kann.Accordingly, unlike the embodiment, the direction of the magnetic flux does not change in the magnetic flux detecting direction S even when the skin effect occurs, and conversely, the magnetic flux density B in the sensor part increases 6 to. 11 shows a graph corresponding to 6 which shows the attenuation rate of the detection value when the current frequency is equal to or smaller than f0 at which the skin effect starts to occur, but in this case, the magnetic flux density B by the skin effect increases. The attenuation rate assumes a value greater than "1", and becomes equivalent to the gain. By using the Correction coefficient k, which has a substantially opposite characteristic to that in 9 shown or the like, therefore, the detection value of the sensor part 6 be corrected in the manner described above. The block configuration of the current detector 1 is the same as the one in the 7 and 8th except the value of the correction coefficient k. Corresponding specific examples and a detailed explanation of the correction coefficient k in 9 are omitted because a person skilled in the art can easily understand this.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel der Fall erklärt worden, bei dem die Form des Leiters, beispielsweise der Busschiene 2 oder dergleichen, eine rechteckige Form hat, jedoch ist die Querschnittsform des Leiters offensichtlich nicht auf die rechteckige Form beschränkt. Die Erfindung kann für eine Querschnittsform angewendet werden, so lange der Leiter eine äußere Form aufweist, bei der der Abstand von dem Schwerpunkt oder dem geometrischen Zentrum zu der äußeren peripheren Fläche nicht gleichmäßig ist, da das Sensorteil 6 durch den Skineffekt beeinträchtigt ist. Das Sensorteil 6 ist also durch den Skineffekt beeinträchtigt, selbst wenn die Querschnittsform des Leiters eine quadratische, Diamantenform oder reguläre Dreiecksform hat, nicht oder nicht genau eine echte Kreisform. Die Querschnittsform des Leiters senkrecht zu der Richtung, in der der Strom fließt, kann folglich eine Quadratform, Diamentenform oder eine reguläre Dreiecksform sein.In the embodiment described above, as an example, the case has been explained in which the shape of the conductor, for example, the bus bar 2 or the like, has a rectangular shape, but the sectional shape of the conductor is obviously not limited to the rectangular shape. The invention can be applied to a sectional shape as long as the conductor has an outer shape in which the distance from the center of gravity or the geometric center to the outer peripheral surface is not uniform since the sensor part 6 is affected by the skin effect. The sensor part 6 is therefore affected by the skin effect, even if the cross-sectional shape of the conductor has a square, diamond or regular triangular shape, not or not exactly a true circular shape. The cross-sectional shape of the conductor perpendicular to the direction in which the current flows may thus be a square, a diamond or a regular triangular shape.
Selbst in dem Fall, bei dem der Abschnitt eine flache Form hat, kann ferner die Querschnittsform oval sein oder eine polygonale Form haben, wie in 12 gezeigt. Der Einfluss des Skineffekts trittleichter auf, wenn das Verhältnis zwischen der langen Achse X und der kurzen Achse Y, wie in 12 gezeigt, ist, also das Seitenverhältnis größer ist. Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann die Erfindung anwenden, selbst wenn die Form der Busschiene 2 eine andere als eine Rechteckform ist, indem der Ausdruck „lange Seite der Rechteckform” als „lange Achse” gelesen wird, und der Ausdruck „kurze Seite der Rechteckform” als „kurze Achse” in der obigen Erklärung gelesen wird. Darüber hinaus kann der Stromdetektor der Erfindung nicht nur auf den Strom angewendet werden, der in der drehenden Wechselstromelektromaschine fließt, sondern zur allgemeinen Verwendung der Wechselstromdetektion. Offensichtlich gehört auch die Modifikation, die den Bereich der Erfindung umfasst, zu dem technischen Bereich der Erfindung.Further, even in the case where the portion has a flat shape, the cross-sectional shape may be oval or have a polygonal shape as in FIG 12 shown. The influence of the skin effect is easier to detect when the ratio between the long axis X and the short axis Y, as in 12 is shown, so the aspect ratio is larger. A person skilled in the art can apply the invention even if the shape of the bus bar 2 other than a rectangular shape is read by reading the term "long side of the rectangular shape" as "long axis", and the term "short side of the rectangular shape" is read as "short axis" in the above explanation. Moreover, the current detector of the invention can be applied not only to the current flowing in the rotary AC electric machine but to the general use of the AC detection. Obviously, the modification encompassing the scope of the invention belongs to the technical scope of the invention.
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability
Die Erfindung kann angewendet werden für einen Stromdetektor, der einen Wechselstrom als einen Strom detektiert, der in einer drehenden Wechselstromelektromaschine oder dergleichen fließt. Aus Sicht des Skineffekts und der Rechten-Hand-Regel von Ampere kann der Einfluss des Skineffekts reduziert werden, indem die Querschnittsform des Leiters in eine Kreisform oder Polygonalform mit vielen Ecken ausgebildet wird. In dem Fall, bei dem es schwierig ist, die Querschnittsform des Leiters in einer Kreisform oder regulären Polygonalform für die Zirkulation eines großen Stroms auszubilden, oder aufgrund Restriktionen des Bauraums, ist jedoch der Stromdetektor gemäß der Erfindung von Vorteil. Speziell kann die Erfindung vorzugsweise für einen Stromdetektor in einer drehenden Elektromaschine angewendet werden, der verwendet wird für ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einem große darin fließenden Strom, und mit vielen Einschränkungen bezüglich des Bauraums.The invention can be applied to a current detector which detects an alternating current as a current flowing in a rotating AC electric machine or the like. From the point of view of the skin effect and Ampere's right-hand rule, the influence of the skin effect can be reduced by forming the cross-sectional shape of the conductor in a circular or polygonal shape with many corners. However, in the case where it is difficult to form the cross-sectional shape of the conductor in a circular or regular polygonal shape for the circulation of a large current, or due to restrictions of the installation space, the current detector according to the invention is advantageous. Specifically, the invention may preferably be applied to a current detector in a rotary electric machine used for a drive system for a vehicle having a large current flowing therein, and with many restrictions on the installation space.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Stromdetektorcurrent detector
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2, 2U, 2V, 2W2, 2U, 2V, 2W
-
Busschiene (Leiter)Busbar (conductor)
-
33
-
StromdetektionsteilCurrent detection portion
-
44
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StromfrequenzerfassungsteilCurrent frequency detection part
-
55
-
Korrekturteilcorrection part
-
6, 6U, 6V, 6W6, 6U, 6V, 6W
-
Sensorteilsensor part
-
BB
-
MagnetflussdichteMagnetic flux density
-
II
-
Strom, der in dem Leiter fließtElectricity flowing in the conductor
-
MGMG
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drehende Elektromaschine (drehende Wechselstromelektromaschine)rotating electric machine (rotating AC electric machine)
-
SS
-
MagnetflussdetektionsrichtungMagnetic flux detection direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2004-61217 A [0002] JP 2004-61217 A [0002]
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JP 2004-61217 [0002] JP 2004-61217 [0002]
